一種衛(wèi)星導(dǎo)航載體實時閉環(huán)反饋測試方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提出了一種衛(wèi)星導(dǎo)航載體實時測試方法，包括以下步驟：定位步驟：衛(wèi)星導(dǎo)航模擬系統(tǒng)實時生成衛(wèi)星導(dǎo)航仿真信號，所述衛(wèi)星導(dǎo)航載體接收衛(wèi)星導(dǎo)航仿真信號進行定位；響應(yīng)步驟：所述衛(wèi)星導(dǎo)航載體接收并執(zhí)行載體控制器下發(fā)的控制目標(biāo)指令；判斷處理：判斷衛(wèi)星導(dǎo)航載體的導(dǎo)航是否受控，并進行記錄，測試回到定位步驟；依次循環(huán)測試，直到采集記錄數(shù)據(jù)滿足測試需求為止。通過本發(fā)明專利技術(shù)在室外進行自主衛(wèi)星導(dǎo)航載體的實時閉環(huán)反饋測試，不受天氣、環(huán)境、場地的限制，測試精度高、測試周期短、可靠性強。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及導(dǎo)航領(lǐng)域，特別涉及一種衛(wèi)星導(dǎo)航載體實時閉環(huán)反饋測試方法。
技術(shù)介紹
近幾年自主導(dǎo)航設(shè)備，特別是無人駕駛技術(shù)不斷攻克與創(chuàng)新，如無人機、無人汽車、無人艦船、飛行器等領(lǐng)域呈現(xiàn)出爆炸式的發(fā)展，特別是在民用領(lǐng)域，從單純的無人駕駛，航模和航拍，迅速擴展到植保、跟蹤、救援、搜尋、安保等領(lǐng)域。而每一款新產(chǎn)品的推出，或者已有產(chǎn)品的升級，甚至是剛裝配好的成熟產(chǎn)品，在進入市場之前都要進行測試和調(diào)整，以使具備導(dǎo)航功能的自主導(dǎo)航設(shè)備的軟硬件都處于最佳狀態(tài)。現(xiàn)階段，例如，無人機慣常測試方法采用室外試飛。在試飛過程中，通過觀測無人機的飛行姿態(tài)，以及無人機中的傳感器返回的相關(guān)參數(shù)，實現(xiàn)無人機的軟硬件進行調(diào)節(jié)，直至被測無人機達到合格狀態(tài)。由于現(xiàn)有的無人機大多是依靠衛(wèi)星信號來實現(xiàn)精確的導(dǎo)航定位，而接收到的衛(wèi)星信號非常微弱，在隧道、城市建筑、森林等環(huán)境中，衛(wèi)星信號極易被屏蔽，因此試飛需在室外較寬闊的場地進行，才能保證接收到持續(xù)可靠的衛(wèi)星信號。因此該類產(chǎn)品的測試極為受限，亟待一種便捷又精確高效的測試方案。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題是：提供一種衛(wèi)星導(dǎo)航載體實時閉環(huán)反饋測試方法，其不受場地和外部環(huán)境的影響，測試精度高。本專利技術(shù)的解決方案是這樣實現(xiàn)的：一種衛(wèi)星導(dǎo)航載體實時閉環(huán)反饋測試方法，包括以下步驟：定位步驟：由衛(wèi)星導(dǎo)航模擬系統(tǒng)實時生成衛(wèi)星導(dǎo)航仿真信號，所述衛(wèi)星導(dǎo)航載體根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航仿真信號進行定位；響應(yīng)步驟：所述衛(wèi)星導(dǎo)航載體接收并執(zhí)行載體控制器下發(fā)的控制目標(biāo)指令；判斷處理：判斷衛(wèi)星導(dǎo)航載體的導(dǎo)航是否受控，并進行記錄，測試回到定位步驟；依次循環(huán)測試，直到采集記錄數(shù)據(jù)滿足測試需求為止。進一步地，所述衛(wèi)星導(dǎo)航模擬系統(tǒng)依次信號連接的仿真控制單元、數(shù)學(xué)仿真單元、信號仿真單元，所述仿真控制單元，用于控制仿真節(jié)拍和配置衛(wèi)星導(dǎo)航載體軌跡仿真參數(shù)；數(shù)學(xué)仿真單元，根據(jù)所述仿真參數(shù)計算衛(wèi)星導(dǎo)航的仿真數(shù)據(jù)；信號仿真單元，將所述數(shù)學(xué)仿真單元生成的仿真數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成衛(wèi)星導(dǎo)航載體能接收到的射頻導(dǎo)航信號。進一步地，衛(wèi)星導(dǎo)航信號模擬系統(tǒng)包括根據(jù)仿真參數(shù)計算導(dǎo)航衛(wèi)星仿真數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)仿真單元、將數(shù)學(xué)仿真單元生成的仿真數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成射頻導(dǎo)航信號的信號仿真單元、用于控制仿真節(jié)拍和配置仿真參數(shù)的仿真控制單元和用于控制輸出射頻導(dǎo)航信號的功率衰減范圍的功率控制單元，數(shù)學(xué)仿真單元和仿真控制單元在控制計算機中，信號仿真單元和功率控制單元合在一個信號模擬器中，控制計算機中的數(shù)學(xué)仿真單元在仿真控制單元控制仿真節(jié)拍和配置仿真參數(shù)指令下進行導(dǎo)航衛(wèi)星仿真數(shù)據(jù)的計算，通過數(shù)據(jù)傳輸，信號模擬器中的信號仿真單元將仿真數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成射頻導(dǎo)航信號，功率控制單元控制射頻導(dǎo)航信號的功率衰減范圍，已適于最佳測試狀態(tài)下的衛(wèi)星導(dǎo)航信號，通過天線發(fā)射給衛(wèi)星導(dǎo)航載體。進一步地，通常該數(shù)學(xué)仿真單元包括時空系統(tǒng)模型、衛(wèi)星軌道及鐘差計算模型、用戶仿真、基本觀測數(shù)據(jù)生成模型、空間環(huán)境模型、多徑模型和導(dǎo)航電文生成模型。其中，用戶仿真包括用戶軌跡姿態(tài)技術(shù)模型、外部輸入軌跡和慣導(dǎo)參數(shù)；所述基本觀測數(shù)據(jù)生成模型包括相對論效應(yīng)改正和地球自轉(zhuǎn)效應(yīng)改正；所述空間環(huán)境模型包括電離層模型、對流層模型和大氣衰減模型；所述電文生成模型包括軌道擬合、鐘差擬合、電離層擬合和導(dǎo)航電文編排模型。數(shù)學(xué)仿真單元的主要功能是完成中國BDS、美國GPS、歐洲Galileo、俄羅斯GlONASS中任一種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的衛(wèi)星軌道、用戶軌跡以及空間環(huán)境，實時計算用戶天線口面接收到的全部可視衛(wèi)星的導(dǎo)航信號特性，包括衛(wèi)星相對用戶的偽距、多普勒、多普勒變化率和多普勒變化率的變化率等數(shù)據(jù)，用于驅(qū)動信號發(fā)生單元生成用戶天線口面接收的導(dǎo)航信號和天線后端的導(dǎo)航信號。進一步地，信號仿真單元包括基帶信號仿真模塊和上變頻單元，基帶信號仿真模塊根據(jù)導(dǎo)航衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)產(chǎn)生基帶導(dǎo)航信號，上變頻單元負責(zé)將基帶導(dǎo)航信號上變頻為射頻導(dǎo)航信號。進一步地，信號仿真單元可以包括基帶信號仿真和上變頻單元兩個部分，基帶信號仿真模塊通過系統(tǒng)總線來的導(dǎo)航衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)產(chǎn)生基帶導(dǎo)航信號，基帶單元采用數(shù)字信號處理技術(shù)完成，結(jié)構(gòu)上基帶FPGA和基帶DA組成，共同完成數(shù)字基帶信號的精密延遲控制和碼、載波相位控制，上變頻單元負責(zé)將基帶導(dǎo)航信號上變頻為射頻導(dǎo)航信號。仿真控制單元負責(zé)對整個設(shè)備仿真節(jié)拍控制、仿真參數(shù)配置以及仿真狀態(tài)實時監(jiān)測顯示。仿真控制單元包括顯示仿真狀態(tài)的實時監(jiān)測單元。仿真控制單元還包括用戶界面、可視化、場景配置與管理單元，用戶軌跡參數(shù)配置單元，仿真控制與參數(shù)設(shè)置單元，天線陣列參數(shù)配置單元。仿真控制單元還包括自校準(zhǔn)單元控制單元，用于完成時延、功率參數(shù)的自動校準(zhǔn)。仿真控制單元是操作控制中心，運行于仿真控制計算機中，實現(xiàn)導(dǎo)航信號仿真的協(xié)同管理，以保證各組成部分之間的協(xié)調(diào)性和同步性。本實施例中，數(shù)學(xué)仿真單元在測試中構(gòu)建了一個良好的測試環(huán)境條件。進一步地，用戶軌跡參數(shù)配置單元包括靜止、車載、艦船、飛機和導(dǎo)彈中至少一個運動模型，也就是說自主衛(wèi)星導(dǎo)航載體可以為帶衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的無人機、無人汽車、無人艦船，甚至是導(dǎo)彈等。進一步地，功率控制單元可以包括數(shù)字信號功率控制和可程控衰減器功率控制，其中數(shù)字信號功率控制，為在數(shù)字基帶部分對衛(wèi)星信號功率進行控制。導(dǎo)航信號模擬器要求輸出的射頻信號的功率范圍為-60dBm～-150dBm，功率分辨率為0.1dB，功率準(zhǔn)確度為0.2dB。因此需要將輸出的射頻信號進行分級處理。信號功率控制單元完成輸出射頻信號的功率衰減控制，包括數(shù)字信號功率控制和可程控衰減器功率控制兩部分。數(shù)字信號功率控制主要是在數(shù)字基帶部分完成衛(wèi)星信號功率的控制，從而滿足用戶對衛(wèi)星功率0.1dB分辨率的測試需求?？沙炭厮p器功率控制主要任務(wù)是完成對合路輸出的導(dǎo)航信號進行整體的0～90dB大范圍的功率衰減控制。進一步地，控制目標(biāo)指令包括運動指令，衛(wèi)星導(dǎo)航載體根據(jù)運動指令到達目的地時，衛(wèi)星導(dǎo)航載體發(fā)送當(dāng)前坐標(biāo)。進一步地，控制目標(biāo)指令包括制動指令，衛(wèi)星導(dǎo)航載體根據(jù)制動指令進行制動，執(zhí)行制動時間，并實時發(fā)送當(dāng)前坐標(biāo)。在響應(yīng)步驟中，衛(wèi)星導(dǎo)航載體發(fā)送執(zhí)行所述控制目標(biāo)指令后的當(dāng)前坐標(biāo)，在判斷處理中：判斷衛(wèi)星導(dǎo)航載體的當(dāng)前坐標(biāo)與所述控制目標(biāo)指令中的目的地坐標(biāo)是否一致。進一步地，在所述判斷處理步驟中，若當(dāng)前坐標(biāo)與控制目標(biāo)指令中的目的地坐標(biāo)一致，則記錄為0，根據(jù)測試總次數(shù)與記錄0的次數(shù)進行合格率統(tǒng)計，根據(jù)合格率與預(yù)設(shè)值比較判斷衛(wèi)星導(dǎo)航載體是否合格；或者在所述判斷處理步驟中，若當(dāng)前坐標(biāo)與控制目標(biāo)指令中的目的地坐標(biāo)存在偏離，則記錄為1，根據(jù)測試總次數(shù)與記錄1的次數(shù)進行不良率統(tǒng)計，根據(jù)不良率與預(yù)設(shè)值比較判斷衛(wèi)星導(dǎo)航載體是否合格。進一步地，在所述判斷處理步驟中，還包括判斷響應(yīng)時間，判斷控制目標(biāo)指令發(fā)送時間，與衛(wèi)星導(dǎo)航載體第一次返回當(dāng)前坐標(biāo)的時間差，如所述時間差大于預(yù)設(shè)的響應(yīng)時間，則該衛(wèi)星導(dǎo)航載體不合格。當(dāng)然，還可以通過對衛(wèi)星導(dǎo)航載體的速度或加速度的測試，來判斷衛(wèi)星導(dǎo)航載體是否合格。如通過控制目標(biāo)指令發(fā)射一個衛(wèi)星導(dǎo)航載體的運行速度或加速度，然后測試衛(wèi)星導(dǎo)航載體的速度或加速度與控制目標(biāo)指令中的速度或加速度是否在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，若一致或偏差在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)則衛(wèi)星導(dǎo)航載體合格，否則不合格。進一步地，若當(dāng)前坐標(biāo)與控制目標(biāo)指令中的目的地坐標(biāo)有偏離，則發(fā)送修正指令，衛(wèi)星導(dǎo)航載本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種衛(wèi)星導(dǎo)航載體實時閉環(huán)反饋測試方法，其特征在于：包括以下步驟：定位步驟：衛(wèi)星導(dǎo)航模擬系統(tǒng)實時生成衛(wèi)星導(dǎo)航仿真信號，所述衛(wèi)星導(dǎo)航載體接收衛(wèi)星導(dǎo)航仿真信號進行定位；響應(yīng)步驟：所述衛(wèi)星導(dǎo)航載體接收并執(zhí)行載體控制器下發(fā)的控制目標(biāo)指令；判斷處理：判斷衛(wèi)星導(dǎo)航載體的導(dǎo)航是否受控，并進行記錄，測試回到定位步驟；依次循環(huán)測試，直到采集記錄數(shù)據(jù)滿足測試需求為止。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種衛(wèi)星導(dǎo)航載體實時閉環(huán)反饋測試方法，其特征在于：包括以下步驟：定位步驟：衛(wèi)星導(dǎo)航模擬系統(tǒng)實時生成衛(wèi)星導(dǎo)航仿真信號，所述衛(wèi)星導(dǎo)航載體接收衛(wèi)星導(dǎo)航仿真信號進行定位；響應(yīng)步驟：所述衛(wèi)星導(dǎo)航載體接收并執(zhí)行載體控制器下發(fā)的控制目標(biāo)指令；判斷處理：判斷衛(wèi)星導(dǎo)航載體的導(dǎo)航是否受控，并進行記錄，測試回到定位步驟；依次循環(huán)測試，直到采集記錄數(shù)據(jù)滿足測試需求為止。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星導(dǎo)航載體實時閉環(huán)反饋測試方法，其特征在于：所述衛(wèi)星導(dǎo)航模擬系統(tǒng)依次信號連接的仿真控制單元、數(shù)學(xué)仿真單元、信號仿真單元，所述仿真控制單元，用于控制仿真節(jié)拍和配置衛(wèi)星導(dǎo)航載體軌跡仿真參數(shù)；數(shù)學(xué)仿真單元，根據(jù)所述仿真參數(shù)計算衛(wèi)星導(dǎo)航的仿真數(shù)據(jù)；信號仿真單元，將所述數(shù)學(xué)仿真單元生成的仿真數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成衛(wèi)星導(dǎo)航載體能接收到的射頻導(dǎo)航信號。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的衛(wèi)星導(dǎo)航載體實時閉環(huán)反饋測試方法，其特征在于：所述衛(wèi)星導(dǎo)航載體軌跡仿真參數(shù)包括車載、艦船、飛行器、無人機、飛機和導(dǎo)彈中至少一個運動模型。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星導(dǎo)航載體實時閉環(huán)反饋測試方法，其特征在于：在響應(yīng)步驟中，衛(wèi)星導(dǎo)航載體發(fā)送執(zhí)行所述控制目標(biāo)指令后的當(dāng)前坐標(biāo)，在判斷處理中：判斷衛(wèi)星導(dǎo)航載體的當(dāng)前坐標(biāo)與所述控制目標(biāo)指令中的目的地坐標(biāo)是否一致。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的衛(wèi)星導(dǎo)航載體實時閉環(huán)反饋測試方法，其特征在于：控制目標(biāo)指令包括運動指令，衛(wèi)星導(dǎo)航載體根據(jù)運動指令到達目的地時，衛(wèi)星導(dǎo)航載體發(fā)送當(dāng)前坐標(biāo)；或者控制目標(biāo)指令包括制動指令，衛(wèi)星導(dǎo)航載體根據(jù)制動指令進行制動，執(zhí)行制動時...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉志儉，鐘小鵬，明德祥，張立平，湯剛剛，
申請(專利權(quán))人：湖南國科防務(wù)電子科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：湖南;43